JP7431323B2 - Scroll casing and centrifugal compressor - Google Patents
Scroll casing and centrifugal compressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP7431323B2 JP7431323B2 JP2022524781A JP2022524781A JP7431323B2 JP 7431323 B2 JP7431323 B2 JP 7431323B2 JP 2022524781 A JP2022524781 A JP 2022524781A JP 2022524781 A JP2022524781 A JP 2022524781A JP 7431323 B2 JP7431323 B2 JP 7431323B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- scroll
- centrifugal compressor
- diffuser
- degrees
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 20
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 35
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 32
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
本開示は、スクロールケーシング、および該スクロールケーシングを備える遠心圧縮機に関する。 The present disclosure relates to a scroll casing and a centrifugal compressor including the scroll casing.
車両用又は舶用のターボチャージャのコンプレッサ部などに用いられる遠心圧縮機は、インペラの回転によって流体に運動エネルギを与えて径方向の外側に流体を吐出し、遠心力を利用して流体の圧力上昇を得るものである。かかる遠心圧縮機には、広い運転範囲において高圧力比と高効率化が求められており、種々の工夫が施されている。 A centrifugal compressor used in the compressor section of a vehicle or marine turbocharger applies kinetic energy to the fluid through the rotation of an impeller, discharges the fluid radially outward, and uses centrifugal force to increase the pressure of the fluid. This is what you get. Such centrifugal compressors are required to have a high pressure ratio and high efficiency over a wide operating range, and various improvements have been made to these centrifugal compressors.
一般的には、遠心圧縮機は、インペラを回転可能に収容するスクロールケーシングを備える。このスクロールケーシングは、渦巻状のスクロール流路を形成するスクロール部と、インペラを通過した流体をスクロール流路に導くためのディフューザ流路を形成するディフューザ部と、を備える(例えば、特許文献1)。 Typically, a centrifugal compressor includes a scroll casing that rotatably houses an impeller. This scroll casing includes a scroll part that forms a spiral scroll flow path and a diffuser part that forms a diffuser flow path for guiding the fluid that has passed through the impeller to the scroll flow path (for example, Patent Document 1) .
図14および図15の夫々は、比較例にかかる遠心圧縮機のスクロールケーシング03のディフューザ部04およびスクロール部05の形状を説明するための説明図である。図14および図15に示されるように、スクロール部05は、スクロール流路050を画定する内周面051を有する。内周面051は、ディフューザ流路040のハブ側流路面042との接続位置である始端位置P01から一方向UD側に延び、始端位置P01とは反対側の端位置である終端位置P02までに亘り延在する円弧状に形成されている。スクロールケーシング03は、終端位置P02を含む内周面051と、ディフューザ流路040のシュラウド側流路面041と、を含むディフューザ出口顎部054を有する。ディフューザ流路040の出口からスクロール流路050内に流れ込んだ流体は、旋回速度成分を有するので、内周面051に沿って一方向UD側に向かって流れる旋回流SFを形成する。このようなスクロール流路050では、内周面051に沿って流れた旋回流SFと、ディフューザ流路040の出口からスクロール流路050内に流れ込むディフューザ流路の出口流れDFと、がディフューザ出口顎部054の下流側で合流する。
14 and 15 are explanatory diagrams for explaining the shapes of the
本発明者の知見では、図14に示されるように、ディフューザ出口顎部054の厚さT、すなわち、ディフューザ流路040のシュラウド側流路面041の下流端043と終端位置P02との間の軸方向に沿った長さT、が大きいと、ディフューザ出口顎部054の直ぐ下流の位置にディフューザ出口顎部054の厚さTに対応してウェークと呼ばれる低流速の領域WAが発生する虞がある。ウェークが大きいと、旋回流SFのウェーク損失が増大するため、遠心圧縮機の効率低下を招く虞がある。
According to the findings of the present inventors, as shown in FIG. If the length T along the direction is large, there is a risk that a low flow velocity area WA called a wake may occur at a position immediately downstream of the
ウェーク損失を抑制するために、図15に示されるように、ディフューザ出口顎部054の厚さTを小さなものにすると、旋回流SFのディフューザ流路040の出口流れDFに対する流れ角度の差が大きくなるため、旋回流SFと出口流れDFとの干渉により、出口流れDFの少なくとも一部が閉塞される。出口流れDFの少なくとも一部が閉塞されると、ディフューザ流路040内を通過する流体の抵抗が増大し、ディフューザ失速が誘起される虞がある。ディフューザ失速が誘起されると、遠心圧縮機の効率が極端に低下するとともに、ディフューザ失速に起因したサージが誘起され、遠心圧縮機の作動レンジが縮小する虞がある。また、ディフューザ出口顎部054の厚さTが小さすぎると、ディフューザ出口顎部054の欠けが生じる虞があるため好ましくない。
In order to suppress wake loss, as shown in FIG. 15, if the thickness T of the
上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、遠心圧縮機の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できるスクロールケーシングおよび遠心圧縮機を提供することにある。 In view of the above-mentioned circumstances, an object of at least one embodiment of the present disclosure is to provide a scroll casing and a centrifugal compressor that can suppress a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor.
本開示にかかるスクロールケーシングは、
遠心圧縮機のスクロールケーシングであって、
前記遠心圧縮機のディフューザ流路を形成するディフューザ部と、
前記遠心圧縮機のスクロール流路を形成するスクロール部と、を備え、
前記遠心圧縮機の軸方向に沿った前記ディフューザ流路の流路幅をTa、
前記スクロール部の内周面における前記ディフューザ流路のハブ側流路面との接続位置である始端位置から、前記内周面における前記始端位置とは反対側の端位置である終端位置に接する仮想円弧までの最短距離をTb、と定義し、
前記スクロール流路におけるスクロール中心周りの角度位置について、前記スクロール流路の巻き始めと巻き終わりの合流位置を60度とし、前記合流位置から前記スクロール流路の下流側に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置を定義した場合に、
前記角度位置が180度から360度に亘る範囲において、Tb/Ta≧1.0の関係を満たす。
The scroll casing according to the present disclosure is
A scroll casing for a centrifugal compressor,
a diffuser section forming a diffuser flow path of the centrifugal compressor;
a scroll portion forming a scroll flow path of the centrifugal compressor;
The flow path width of the diffuser flow path along the axial direction of the centrifugal compressor is Ta,
a virtual circular arc that touches from a starting end position on the inner circumferential surface of the scroll portion, which is a connection position of the diffuser flow path with the hub-side flow path surface, to a terminal end position, which is an end position on the opposite side of the starting end position on the inner circumferential surface; Define the shortest distance to Tb,
Regarding the angular position around the center of the scroll in the scroll flow path, the confluence position of the start and end of winding of the scroll flow path is set at 60 degrees, and the angle gradually increases from the confluence position toward the downstream side of the scroll flow path. If you define the angular position so that
In the range where the angular position is from 180 degrees to 360 degrees, the relationship Tb/Ta≧1.0 is satisfied.
本開示にかかる遠心圧縮機は、前記スクロールケーシングを備える。 A centrifugal compressor according to the present disclosure includes the scroll casing.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、遠心圧縮機の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できるスクロールケーシングおよび遠心圧縮機が提供される。 According to at least one embodiment of the present disclosure, a scroll casing and a centrifugal compressor are provided that can suppress reduction in efficiency and reduction in operating range of the centrifugal compressor.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present disclosure, and are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions expressing relative or absolute positioning such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""centered,""concentric," or "coaxial" are strictly In addition to representing such an arrangement, it also represents a state in which they are relatively displaced with a tolerance or an angle or distance that allows the same function to be obtained.
For example, expressions such as "same,""equal," and "homogeneous" that indicate that things are in an equal state do not only mean that things are exactly equal, but also have tolerances or differences in the degree to which the same function can be obtained. It also represents the existing state.
For example, expressions expressing shapes such as squares and cylinders do not only refer to shapes such as squares and cylinders in a strict geometric sense, but also include uneven parts and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. Shapes including parts, etc. shall also be expressed.
On the other hand, the expressions "comprising,""including," or "having" one component are not exclusive expressions that exclude the presence of other components.
Note that similar configurations may be given the same reference numerals and explanations may be omitted.
(遠心圧縮機、ターボチャージャ)
図1は、一実施形態にかかる遠心圧縮機を備えるターボチャージャの構成を説明するための説明図である。図2は、一実施形態にかかる遠心圧縮機を備えるターボチャージャのコンプレッサ側を概略的に示す概略断面図であって、遠心圧縮機の軸線を含む概略断面図である。
本開示の幾つかの実施形態にかかる遠心圧縮機1は、図1、2に示されるように、インペラ2と、インペラ2を回転可能に収容するように構成されたスクロールケーシング3と、を備える。スクロールケーシング3は、図2に示されるように、遠心圧縮機1のディフューザ流路40を形成するディフューザ部4と、遠心圧縮機1のスクロール流路50を形成するスクロール部5と、を少なくとも備える。ディフューザ流路40は、インペラ2を通過した流体を、インペラ2の周囲に設けられた渦巻状のスクロール流路50に導くための流路である。
(centrifugal compressor, turbocharger)
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a turbocharger including a centrifugal compressor according to one embodiment. FIG. 2 is a schematic sectional view schematically showing the compressor side of a turbocharger including a centrifugal compressor according to one embodiment, and is a schematic sectional view including the axis of the centrifugal compressor.
A
遠心圧縮機1は、例えば、自動車用、舶用又は発電用のターボチャージャ10や、その他産業用遠心圧縮機、送風機などに適用可能である。図示される実施形態では、遠心圧縮機1は、ターボチャージャ10に搭載される。ターボチャージャ10は、図1に示されるように、遠心圧縮機1と、タービン11と、回転シャフト12と、を備える。タービン11は、回転シャフト12を介してインペラ2に機械的に連結されたタービンロータ13と、タービンロータ13を回転可能に収容するタービンケーシング14と、を備える。
The
図示される実施形態では、ターボチャージャ10は、図1に示されるように、回転シャフト12を回転可能に支持する軸受15と、軸受15を収容するように構成された軸受ケーシング16と、をさらに備える。軸受ケーシング16は、スクロールケーシング3とタービンケーシング14との間に配置され、例えば締結ボルトなどの締結部材により、スクロールケーシング3やタービンケーシング14に機械的に連結されている。
In the illustrated embodiment, the
以下、例えば図1に示されるように、遠心圧縮機1の軸線CA、すなわち、インペラ2の軸線が延在する方向を軸方向Xとし、軸線CAに直交する方向を径方向Yとする。軸方向Xのうち、遠心圧縮機1の吸入方向における上流側、すなわち、インペラ2に対して流体導入口31が位置する側(図中左側)を前側XFとする。また、軸方向Xのうち、遠心圧縮機1の吸入方向における下流側、すなわち、流体導入口31に対してインペラ2が位置する側(図中右側)を後側XRとする。
Hereinafter, for example, as shown in FIG. 1, the axis CA of the
図示される実施形態では、図1に示されるように、スクロールケーシング3は、スクロールケーシング3の外部から流体(例えば、空気)を導入するための流体導入口31と、インペラ2およびスクロール流路50を通過した流体をスクロールケーシング3の外部に排出するための流体排出口32と、が形成されている。タービンケーシング14は、タービンケーシング14の内部に排ガスを導入する排ガス導入口141と、タービンロータ13を通過した排ガスをタービンケーシング14の外部に排出するための排ガス排出口142と、が形成されている。
In the illustrated embodiment, as shown in FIG. A
回転シャフト12は、図1に示されるように、軸方向Xに沿って長手方向を有する。回転シャフト12は、その長手方向の一方側(前側XF)にインペラ2が機械的に連結されており、その長手方向の他方側(後側XR)にタービンロータ13が機械的に連結されている。なお、本開示における「或る方向に沿って」とは、或る方向だけでなく、或る方向に対して傾斜する方向をも含むものである。
The rotating
ターボチャージャ10は、不図示の排ガス発生装置(例えば、エンジンなどの内燃機関)から排ガス導入口141を通って、タービンケーシング14の内部に導入された排ガスにより、タービンロータ13を回転させる。インペラ2は、回転シャフト12を介してタービンロータ13に機械的に連結されているので、タービンロータ13の回転に連動して回転する。ターボチャージャ10は、インペラ2を回転させることにより、流体導入口31を通って、スクロールケーシング3の内部に導入された流体を圧縮し、流体排出口32を通じて流体の供給先(例えば、エンジンなどの内燃機関)に送るようになっている。
The
(インペラ)
インペラ2は、図2に示されるように、ハブ21と、ハブ21の外面22に設けられた複数のインペラ翼23と、を含む。ハブ21は、回転シャフト12の一方側に機械的に固定されているため、ハブ21や複数のインペラ翼23は、インペラ2の軸線CAを中心として回転シャフト12と一体的に回転可能に設けられている。インペラ2は、軸方向Xの前側XFから導入される流体を径方向Yにおける外側に導くように構成されている。図示される実施形態では、複数のインペラ翼23の夫々は、軸線CA周りの周方向に互いに間隔を開けて配置されている。複数のインペラ翼23の先端24は、先端24に対向するように凸状に湾曲するシュラウド面61との間に隙間(クリアランス)が形成されている。
(impeller)
The
(スクロールケーシング)
図示される実施形態では、スクロールケーシング3は、図2に示されるように、スクロールケーシング3の外部からインペラ2に流体を導くための吸気流路70を形成する吸気流路部7と、シュラウド面61を有するシュラウド部6と、インペラ2を通過した流体をスクロールケーシング3の外部へ導くための上述したスクロール流路50を形成するスクロール部5と、を有する。
(scroll casing)
In the illustrated embodiment, the
吸気流路70およびディフューザ流路40、スクロール流路50の夫々は、スクロールケーシング3の内部に形成されている。スクロール流路50は、インペラ2に対して径方向における外側に位置している。吸気流路部7は、吸気流路70を形成する内壁面71であって、軸方向Xに沿って延在する内壁面71を有する。内壁面71の前側XF端には、上述した流体導入口31が形成されている。スクロール部5は、スクロール流路50を形成する内周面51を有する。
The
ディフューザ部4は、ディフューザ流路40の前側XF部分を形成するシュラウド側流路面41と、シュラウド側流路面41よりも後側XRにシュラウド側流路面41に対向して設けられるハブ側流路面42であって、ディフューザ流路40の後側XR部分を形成するハブ側流路面42と、を有する。図2に示されるような軸線CAに沿った断面において、シュラウド側流路面41およびハブ側流路面42の夫々は、軸線CAに交差(図示例では直交)する方向に沿って延在している。
The
上述したディフューザ部4は、シュラウド部6とスクロール部5との間に設けられる。図示される実施形態では、スクロールケーシング3は、その内部にインペラ2を収容するインペラ室60が形成されている。シュラウド面61は、インペラ室60の前側XF部分を形成している。スクロールケーシング3は、シュラウド面61に対して後側XRに位置し、且つインペラ室60の後側XR部分を形成するインペラ室形成面33を有する。
The above-described
ディフューザ流路40の入口は、インペラ室60に連通し、ディフューザ流路40の出口は、スクロール流路50に連通している。図示される実施形態では、シュラウド側流路面41の上流端は、シュラウド面61の下流端に滑らかに接続している。ハブ側流路面42の上流端は、インペラ室形成面33の外周端に段差面34を介して接続され、ハブ側流路面42の下流端は、スクロール部5の内周面51の一端に滑らかに接続している。
The inlet of the
流体導入口31からスクロールケーシング3の内部に導入された流体は、吸気流路70を後側XRに向かって流れた後に、インペラ2(インペラ室60)に導かれる。インペラ2を通過した流体は、ディフューザ流路40およびスクロール流路50をこの順に流れた後に、流体排出口32からスクロールケーシング3の外部に排出される。
The fluid introduced into the
(距離比Tb/Ta)
図3~図6の夫々は、一実施形態にかかるスクロールケーシングのディフューザ部およびスクロール部の形状を説明するための説明図である。図3~図6では、遠心圧縮機1の軸線CAに沿った断面を概略的に示している。
図3~図6に示されるように、遠心圧縮機1の軸方向Xに沿ったディフューザ流路40の流路幅をTa、スクロール部5の内周面51におけるディフューザ流路40のハブ側流路面42との接続位置である始端位置P1から、内周面51における始端位置P1とは反対側の端位置である終端位置P2に接する仮想円弧VCまでの最短距離をTb、と定義する。なお、最短距離Tbは、始端位置P1から前側XFに向かう向きを正とし、始端位置P1から後側XRに向かう向きを負とする。
(distance ratio Tb/Ta)
Each of FIGS. 3 to 6 is an explanatory diagram for explaining the shapes of a diffuser portion and a scroll portion of a scroll casing according to one embodiment. 3 to 6 schematically show a cross section of the
As shown in FIGS. 3 to 6, the flow path width of the
始端位置P1は、内周面51において、軸方向Xにおける後側XR端であって、曲率半径が無限大(直線)から有限のものに変化する位置である。また、終端位置P2は、始端位置P1よりも一方向UD側に位置している。ここで、一方向UDは、遠心圧縮機1の軸線CAに沿って断面における、スクロール流路50の中心SCを中心とする反時計回り方向(中心SCよりも径方向Yにおける外側では、中心SC回りの周方向において後側XRから前側XFに向かい、中心SCよりも径方向Yにおける内側では、中心SC回りの周方向において前側XFから後側XRに向かう方向)であり、一方向UD側は、その下流側である。
The starting end position P1 is the rear XR end in the axial direction X on the inner
図3~図6に示される実施形態では、遠心圧縮機1の軸線CAに沿った断面において、内周面51は、始端位置P1から一方向UD側に延在する第1円弧部52と、第1円弧部52よりも一方向UD側に形成された第2円弧部53であって、少なくとも終端位置P2を含む第2円弧部53と、を含む。図3~図6では、第1円弧部52を一点鎖線で示している。第1円弧部52は、一方向UDにおける上流端から下流端までに亘りその曲率半径R1が一定になるように形成されている。また、第2円弧部53は、一方向UDにおける上流端から下流端までに亘りその曲率半径R2が一定になるように形成されている。仮想円弧VCは、終端位置P2を含む第2円弧部53に接しており、その曲率半径R0が曲率半径R2と同じになっている。第2円弧部53は、第1円弧部52の下流端との接続位置P3において、第1円弧部52の下流端にその上流端が滑らかに接続するように形成されている。
なお、内周面51の形状は、図示される実施形態に限定されない。例えば、内周面51は、一方向UD側に向かうに連れてその曲率が連続的に減少するように形成されていてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 3 to 6, in the cross section along the axis CA of the
Note that the shape of the inner
図3~図6に示されるように、スクロールケーシング3には、終端位置P2を含む第2円弧部53(内周面51)と、ディフューザ流路40のシュラウド側流路面41と、を含むディフューザ出口顎部54が形成されている。図示される実施形態では、ディフューザ出口顎部54は、軸方向Xに沿った長さTを有する内壁面55をさらに含む。内壁面55は、終端位置P2において第2円弧部53の下流端にその一端が接続され、その他端がシュラウド側流路面41の下流端43に接続されている。なお、図示される実施形態では、内壁面55は、遠心圧縮機1の軸線CAに沿った断面において、軸方向に沿って直線状に延在しているが、内壁面55はこの形状に限定されない。内壁面55は、例えば、径方向における外側に向かって凸状に湾曲したりしてもよい。また、ディフューザ流路40の流路幅が一定でない場合には、ディフューザ流路40の流路幅Taとして、シュラウド側流路面41の下流端43を含むディフューザ流路40の出口(スクロール流路50との連通口)44における流路幅を採用してもよい。
As shown in FIGS. 3 to 6, the
図3~図6に示されるように、ディフューザ流路40の出口からスクロール流路50内に流れ込んだ流体は、旋回速度成分を有するので、内周面51に沿って一方向UD側に向かって流れる旋回流SFを形成する。このような旋回流SFは、第1円弧部52および第2円弧部53に沿って流れた後に、ディフューザ出口顎部54の下流側において、ディフューザ流路40の出口からスクロール流路50内に流れ込むディフューザ流路40の出口流れDFに合流する。
As shown in FIGS. 3 to 6, the fluid that has flowed into the
旋回流SFは、ディフューザ出口顎部54の下流側において、仮想円弧VCに沿って流れる。図3に示されるスクロールケーシング3の断面形状は、Tb/Ta=1.0の条件を満たす。図4に示されるスクロールケーシング3の断面形状は、Tb/Ta=1.5の条件を満たす。図3、図4に示されるように、Tb/Ta≧1.0の場合には、ディフューザ出口顎部54の下流側における旋回流SFは、出口流れDFに対する傾斜角度を緩やかにできるため、出口流れDFとの合流部における旋回流SFと出口流れDFとの干渉を効果的に抑制できる。なお、Tb/Taの値が1.0よりも大きくなるにつれて、ディフューザ出口顎部の厚さTが大きくなるので、スクロール流路50におけるディフューザ出口顎部54の直ぐ下流側の位置にウェークと呼ばれる低流速の領域WAが発生する可能性が高まる。ウェークが大きいと、旋回流SFのウェーク損失が増大するため、遠心圧縮機1の効率低下を招く虞がある。このため、旋回流SFのウェーク損失を抑制するためには、Tb/Taの値を1.0よりも大きくし過ぎないことが好ましい。スクロールケーシング3は、Tb/Ta≦1.75の関係を満たすことが好ましく、Tb/Ta≦1.60の関係を満たすことがさらに好ましい。
The swirling flow SF flows along the virtual arc VC on the downstream side of the diffuser outlet jaw 54. The cross-sectional shape of the
図5に示されるスクロールケーシング3の断面形状は、Tb/Ta=0.5の条件を満たす。図6に示されるスクロールケーシング3の断面形状は、Tb/Ta<0の条件を満たす。図5および図6に示されるように、Tb/Taの値が1.0よりも小さくなるにつれて、ディフューザ出口顎部54の下流側における旋回流SFと、スクロール流路50内に流れ込むディフューザ流路40の出口流れDFと、が干渉する度合いが大きくなり、ディフューザ流路40の出口流れDFが閉塞する度合いが大きくなる。図5では、ディフューザ出口顎部54の下流側における旋回流SFによって、出口流れDFのシュラウド側(前側XF)が閉塞されるのに対して、図6では、ディフューザ出口顎部54の下流側における旋回流SFによって、出口流れDFがシュラウド側からハブ側(後側XR)までに亘り閉塞される。出口流れDFの少なくともシュラウド側が閉塞されると、ディフューザ流路40内を通過する流体の抵抗が増大し、ディフューザ失速が誘起される虞がある。ディフューザ失速が誘起されると、遠心圧縮機1の効率が極端に低下するとともに、ディフューザ失速に起因したサージが誘起され、遠心圧縮機1の作動レンジが縮小する虞がある。また、Tb/Taの値が小さくなるにつれて、ディフューザ出口顎部54の厚さTが小さくなるが、厚さTが小さすぎると、ディフューザ出口顎部54の欠けが生じる虞があるため好ましくない。なお、旋回流SFのウェーク損失による遠心圧縮機1の効率に対する悪影響は、出口流れDFの閉塞による遠心圧縮機1の効率に対する悪影響よりも小さなものである。このため、Tb/Taの値は1.0よりも小さくするよりも1.0よりも大きくする方が好ましい。
The cross-sectional shape of the
図7は、一実施形態にかかる遠心圧縮機の軸方向視におけるスクロール流路の概略図である。図7に示されるように、上述したスクロール流路50におけるスクロール中心O周りの角度位置θについて、スクロール流路50の巻き始め501と巻き終わり502の合流位置Pを60度とし、合流位置Pからスクロール流路50の下流側(図中スクロール中心O周りの時計回り方向)に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置θを定義する。また、角度位置θが60度から180度に亘る範囲を上流側範囲RUとし、角度位置θが180度から360度に亘る範囲を下流側範囲RDと定義する。また、図7に示されるように、角度位置がθである周方向位置において遠心圧縮機1の軸線CAを含む平面によってスクロール流路50を切断した場合の断面に対して、スクロール流路50の断面積をAとし、スクロール中心Oからスクロール流路50の断面における中心SCまでの距離をRとする。スクロール流路50は、角度位置θが大きくなるにつれて、A/Rが大きくなるように形成されている。或る実施形態では、スクロール流路50は、上流側範囲RUおよび下流側範囲RDの少なくとも一方の範囲において、A/Rの値が一定の傾きで増加するように形成されている。
FIG. 7 is a schematic diagram of a scroll flow path in an axial view of a centrifugal compressor according to an embodiment. As shown in FIG. 7, regarding the angular position θ around the scroll center O in the
図8は、一実施形態にかかるスクロールケーシングを説明するための説明図であって、スクロール流路における角度位置と距離比Tb/Taとの関係を示した説明図である。図8では、上述した角度位置θを横軸にし、上述した距離比Tb/Taを縦軸にしている。なお、図8に示される実施形態では、スクロールケーシング3は、角度位置θが大きくなるにつれて、A/Rが大きくなるのに対応し、Tb/Taが大きくなっている。
幾つかの実施形態にかかるスクロールケーシング3は、図8に示されるように、上述した角度位置θが180度から360度に亘る範囲、すなわち下流側範囲RDにおいて、Tb/Ta≧1.0の関係を満たす。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the scroll casing according to one embodiment, and is an explanatory diagram showing the relationship between the angular position in the scroll passage and the distance ratio Tb/Ta. In FIG. 8, the above-mentioned angular position θ is plotted on the horizontal axis, and the above-mentioned distance ratio Tb/Ta is plotted on the vertical axis. In the embodiment shown in FIG. 8, Tb/Ta of the
As shown in FIG. 8, the
仮にTb/Taの値が小さすぎる場合(Tb/Ta<1.0の関係を満たす場合)には、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉し、これによりディフューザ流路40内を通過する流体の抵抗が増大し、ディフューザ失速が誘起される虞がある。ディフューザ失速が誘起されると、遠心圧縮機1の効率が極端に低下するとともに、ディフューザ失速に起因したサージが誘起され、遠心圧縮機1の作動レンジが縮小する虞がある。これを回避するために、Tb/Ta≧1.0の関係を満たすようにすることが好ましい。上記の構成によれば、スクロールケーシング3は、角度位置θが180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≧1.0の関係を満たすので、上記下流側範囲RDにおいて、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。
If the value of Tb/Ta is too small (if the relationship Tb/Ta<1.0 is satisfied), the outlet flow DF of the
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、図8に示されるように、上述した角度位置θが60度から180度に亘る範囲、すなわち上流側範囲RUにおいて、Tb/Ta≧0.5の関係を満たす。
In some embodiments, the
ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとの干渉を抑制するためには、スクロールケーシング3の角度位置θが60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)においても、Tb/Ta≧1.0であることが好ましい。ただし、スクロール流路50の巻き始め501側になるほど、スクロール流路50の断面積Aが小さくなるので、上流側範囲RUでは、Tb/Ta≧1.0の関係を満たすことが困難になることがある。上記の構成によれば、角度位置θが60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、Tb/Ta≧0.5の関係を満たす。この場合には、上流側範囲RUにおいて、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。なお、幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、上流側範囲RUおよび下流側範囲RDにおいて、Tb/Ta≧1.0の関係を満たすように形成されていてもよい。この場合には、出口流れDFと旋回流SFとが干渉することを効果的に抑制できる。
In order to suppress interference between the outlet flow DF of the
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、図8に示されるように、上述した角度位置θが180度から360度に亘る範囲、すなわち下流側範囲RDにおいて、Tb/Ta≦1.75の関係を満たす。
In some embodiments, the
仮にTb/Taの値が大きすぎる場合(Tb/Ta>1.75の関係を満たす場合)には、ディフューザ出口顎部54の厚みTが増大することに伴い、上述した領域WAが拡大してウェーク損失が増大するため、遠心圧縮機1の効率低下を招く虞がある。上記の構成によれば、角度位置θが180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≦1.75の関係を満たす。この場合には、下流側範囲RDにおいて、ウェーク損失による遠心圧縮機1の効率低下を抑制できる。なお、幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、上流側範囲RUおよび下流側範囲RDにおいて、Tb/Ta≦1.75の関係を満たす。この場合には、上流側範囲RUおよび下流側範囲RDにおいて、ウェーク損失による遠心圧縮機1の効率低下を抑制できる。
If the value of Tb/Ta is too large (if the relationship Tb/Ta>1.75 is satisfied), the above-mentioned area WA will expand as the thickness T of the diffuser outlet jaw 54 increases. Since the wake loss increases, there is a possibility that the efficiency of the
(交差角α)
図9は、一実施形態にかかるスクロールケーシングのディフューザ部およびスクロール部の形状を説明するための説明図である。図9に示されるように、スクロール部5の内周面51における終端位置P2に接する仮想接線VTと、遠心圧縮機1の径方向Yとの交差角をαと定義する。なお、仮想接線VTと径方向Yとにより二つの交差角が生じるが、二つの交差角のうち角度の小さい方を交差角αとする。
(intersection angle α)
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the shapes of the diffuser section and the scroll section of the scroll casing according to one embodiment. As shown in FIG. 9, the intersection angle between a virtual tangent VT that is in contact with the terminal end position P2 on the inner
上述した幾つかの実施形態では、距離比Tb/Taをスクロールケーシング3の形状に関するパラメータ値としていたが、他の幾つかの実施形態では、交差角αを上記パラメータ値としてもよい。交差角αが大きくなると、交差角αに対応してディフューザ出口顎部54の下流側における旋回流SFの、出口流れDFに対する傾斜角度が大きくなる。上記傾斜角度が大きくなると、旋回流SFと、ディフューザ流路40の出口流れDFと、が干渉する度合いが大きくなり、ディフューザ流路40の出口流れDFが閉塞する度合いが大きくなる。このため、出口流れDFの閉塞を抑制するためには、交差角αを小さなものにすることが好ましい。スクロールケーシング3は、交差角α≦70°の関係を満たすことが好ましく、交差角α≦50°の関係を満たすことがさらに好ましい。
In some of the embodiments described above, the distance ratio Tb/Ta is used as a parameter value related to the shape of the
図10は、一実施形態にかかるスクロールケーシングを説明するための説明図であって、スクロール流路における角度位置と交差角αとの関係を示した説明図である。図10では、上述した角度位置θを横軸にし、上述した交差角αを縦軸にしている。なお、図10に示される実施形態では、スクロールケーシング3は、角度位置θが大きくなるにつれて、交差角αが小さくなっている。
幾つかの実施形態にかかるスクロールケーシング3は、図10に示されるように、上述した角度位置θが180度から360度に亘る範囲、すなわち下流側範囲RDにおいて、α≦50°の関係を満たす。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the scroll casing according to one embodiment, and is an explanatory diagram showing the relationship between the angular position in the scroll passage and the crossing angle α. In FIG. 10, the above-mentioned angular position θ is plotted on the horizontal axis, and the above-mentioned intersection angle α is plotted on the vertical axis. Note that in the embodiment shown in FIG. 10, the crossing angle α of the
As shown in FIG. 10, the
仮に交差角αが大きすぎる場合には、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉し、これによりディフューザ流路40内を通過する流体の抵抗が増大し、ディフューザ失速が誘起される虞がある。ディフューザ失速が誘起されると、遠心圧縮機1の効率が極端に低下するとともに、ディフューザ失速に起因したサージが誘起され、遠心圧縮機1の作動レンジが縮小する虞がある。これを回避するために、α≦50°の関係を満たすことが好ましい。上記の構成によれば、スクロールケーシング3は、角度位置θが180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、α≦50°の関係を満たすので、下流側範囲RDにおいて、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路40内の旋回流SFとが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。なお、本実施形態は、独立して実施可能である。
If the intersection angle α is too large, the outlet flow DF of the
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、図10に示されるように、上述した角度位置θが60度から180度に亘る範囲、すなわち上流側範囲RUにおいて、α≦70°の関係を満たす。
In some embodiments, as shown in FIG. 10, the
ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとの干渉を抑制するためには、スクロールケーシング3の角度位置θが60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)においても、α≦50°の関係を満たすことが好ましい。ただし、スクロール流路50の巻き始め501側になるほど、スクロール流路50の断面積Aが小さくなるので、上流側範囲RUでは、α≦50°の関係を満たすことが困難になることがある。上記の構成によれば、角度位置θが60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、α≦70°の関係を満たす。この場合には、上流側範囲RUにおいて、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。なお、幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、上流側範囲RUおよび下流側範囲RDにおいて、α≦50°の関係を満たすように形成されていてもよい。この場合には、出口流れDFと旋回流SFとが干渉することを効果的に抑制できる。
In order to suppress interference between the outlet flow DF of the
上述した幾つかの実施形態では、距離比Tb/Ta又は交差角αの何れか一方をスクロールケーシング3の形状に関するパラメータ値としていたが、他の幾つかの実施形態では、距離比Tb/Taおよび交差角αの両方を上記パラメータ値としてもよい。
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、上述した角度位置θが180度から360度に亘る範囲、すなわち下流側範囲RDにおいて、Tb/Ta≧1.0、且つα≦50°の関係を満たす。
In some embodiments described above, either the distance ratio Tb/Ta or the crossing angle α is used as a parameter value regarding the shape of the
In some embodiments, the
上記の構成によれば、スクロールケーシング3は、角度位置θが180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≧1.0の関係だけでなく、α≦50°の関係を満たすので、Tb/Ta≧1.0の関係のみを満たす場合に比べて、下流側範囲RDにおいて、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉することをより効果的に抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を効果的に抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を効果的に抑制できる。
According to the above configuration, the
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、上述した角度位置θが60度から180度に亘る範囲、すなわち上流側範囲RUにおいて、Tb/Ta≧0.5、且つα≦70°の関係を満たす。
In some embodiments, the
上記の構成によれば、スクロールケーシング3は、角度位置θが60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、Tb/Ta≧0.5の関係だけでなく、α≦70°の関係を満たすので、Tb/Ta≧0.5の関係のみを満たす場合に比べて、上流側範囲RUにおいて、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉することをより効果的に抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を効果的に抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を効果的に抑制できる。
According to the above configuration, the
(スクロール流路の周方向における形状変化)
図11は、一実施形態にかかる遠心圧縮機の軸方向視におけるスクロール流路の概略図である。図11に示されるように、上述した角度位置θは、角度位置θ1と、角度位置θ1よりも大きい角度位置θ2と、を含む。図12は、一実施形態にかかるスクロールケーシングの角度位置θ1、θ2におけるディフューザ部およびスクロール部の形状を説明するための説明図である。図12では、角度位置θ1およびθ2におけるスクロールケーシング3を概略的に示している。図12では、角度位置θ1におけるスクロール部5の内周面51および内壁面55を実線で示し、角度位置θ2におけるスクロール部5の内周面51および内壁面55を二点鎖線で示している。
(Shape change in the circumferential direction of the scroll flow path)
FIG. 11 is a schematic diagram of a scroll flow path in an axial view of a centrifugal compressor according to an embodiment. As shown in FIG. 11, the above-mentioned angular position θ includes angular position θ1 and angular position θ2, which is larger than angular position θ1. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the shapes of the diffuser part and the scroll part at angular positions θ1 and θ2 of the scroll casing according to one embodiment. In FIG. 12, the
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、図12に示されるように、角度位置がθ1の位置における、終端位置P2とディフューザ流路40のシュラウド側流路面41の下流端43との前記遠心圧縮機の軸方向に沿った長さをT1、角度位置θがθ1よりも大きいθ2の位置における、終端位置P2とシュラウド側流路面41の下流端43との軸方向に沿った長さをT2、と定義した場合に、T1<T2の関係を満たす。図示される実施形態では、スクロール流路50は、巻き始め501側から巻き終わり502側に向かうに連れて上述した長さTが連続的に又は段階的に大きくなるように形成されている。
In some embodiments, as shown in FIG. 12, the
通常、終端位置P2とディフューザ流路40のシュラウド側流路面41の下流端43との遠心圧縮機1の軸方向に沿った長さTは、遠心圧縮機1の周方向に一様に設定されるが、この場合には、角度位置θ毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を満たす形状にすると、スクロール流路50の巻き終わり502側における形状が不適切なものになり、遠心圧縮機1の効率低下を招く虞がある。上記の構成によれば、スクロールケーシング3は、角度位置θ2における上記長さT2が、角度位置θ1における上記長さT1よりも大きいので、角度位置θ毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を維持させつつ、角度位置θ毎にスクロール流路50を適切な形状にすることができる。これにより、遠心圧縮機1の効率低下を抑制できる。
Usually, the length T along the axial direction of the
図11に示されるように、上述した角度位置θは、角度位置θ3と、角度位置θ3よりも大きい角度位置θ4と、を含む。図13は、一実施形態にかかるスクロールケーシングの角度位置θ3、θ4におけるディフューザ部およびスクロール部の形状を説明するための説明図である。図13では、角度位置θ3およびθ4におけるスクロールケーシング3を概略的に示している。図13では、角度位置θ3におけるスクロール部5の内周面51や内壁面55、シュラウド側流路面41を一点鎖線で示し、角度位置θ4におけるスクロール部5の内周面51や内壁面55、シュラウド側流路面41を実線で示している。
As shown in FIG. 11, the above-mentioned angular position θ includes angular position θ3 and angular position θ4, which is larger than angular position θ3. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the shapes of the diffuser section and the scroll section at angular positions θ3 and θ4 of the scroll casing according to one embodiment. In FIG. 13, the
幾つかの実施形態では、上述したスクロールケーシング3は、図13に示されるように、角度位置θがθ3の位置における、遠心圧縮機1の軸線CAからディフューザ流路40のシュラウド側流路面41の下流端43までの遠心圧縮機1の径方向に沿った長さをd1、角度位置θがθ3よりも大きいθ4の位置における、軸線CAからシュラウド側流路面41の下流端43までの径方向に沿った長さをd2、と定義した場合に、d1>d2の関係を満たす。図示される実施形態では、ディフューザ流路40は、巻き始め501側から巻き終わり502側に向かうに連れて、遠心圧縮機1の軸線CAからディフューザ流路40のシュラウド側流路面41の下流端43までの遠心圧縮機1の径方向に沿った長さdが連続的に又は段階的に大きくなるように形成されている。
In some embodiments, the
通常、遠心圧縮機1の軸線CAからディフューザ流路40のシュラウド側流路面41の下流端43までの遠心圧縮機1の径方向に沿った長さdは、遠心圧縮機1の周方向に一様に設定されるが、この場合には、角度位置θ毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を満たす形状にすると、スクロール流路50の巻き終わり側における形状が不適切なものになり、遠心圧縮機1の効率低下を招く虞がある。上記の構成によれば、スクロールケーシング3は、角度位置θ4における上記長さd2が、角度位置θ3における上記長さd1よりも大きいので、角度位置θ毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を維持させつつ、角度位置θ毎にスクロール流路50を適切な形状にすることができる。これにより、遠心圧縮機1の効率低下を抑制できる。
Usually, the length d along the radial direction of the
なお、図13に示される実施形態では、角度位置θ3およびθ4において、上述した長さTは同じであるが、上述した幾つかの実施形態と同様に、角度位置θ4における長さTを、角度位置θ3における長さTよりも大きくしてもよい。 Note that in the embodiment shown in FIG. 13, the above-mentioned length T is the same at angular positions θ3 and θ4, but similarly to the several embodiments described above, the length T at angular position θ4 is It may be made larger than the length T at position θ3.
幾つかの実施形態にかかる遠心圧縮機1は、上述したスクロールケーシング3を備える。この場合には、スクロールケーシング3により、ディフューザ流路40の出口流れDFとスクロール流路50内の旋回流SFとが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路40の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機1の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。
The
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and also includes forms in which modifications are added to the embodiments described above, and forms in which these forms are appropriately combined.
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。 The contents described in the several embodiments described above can be understood, for example, as follows.
1)本開示の少なくとも一実施形態にかかるスクロールケーシング(3)は、
遠心圧縮機(1)のスクロールケーシング(3)であって、
前記遠心圧縮機(1)のディフューザ流路(40)を形成するディフューザ部(4)と、
前記遠心圧縮機(1)のスクロール流路(50)を形成するスクロール部(5)と、を備え、
前記遠心圧縮機(1)の軸方向に沿った前記ディフューザ流路(40)の流路幅をTa、
前記スクロール部(5)の内周面(51)における前記ディフューザ流路(40)のハブ側流路面(42)との接続位置である始端位置(P1)から、前記内周面(51)における前記始端位置(P1)とは反対側の端位置である終端位置(P2)に接する仮想円弧(VC)までの最短距離をTb、と定義し、
前記スクロール流路(50)におけるスクロール中心(O)周りの角度位置(θ)について、前記スクロール流路(50)の巻き始め(501)と巻き終わり(502)の合流位置(P)を60度とし、前記合流位置(P)から前記スクロール流路(50)の下流側に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置(θ)を定義した場合に、
前記角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≧1.0の関係を満たす。
1) The scroll casing (3) according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
A scroll casing (3) of a centrifugal compressor (1),
a diffuser part (4) forming a diffuser flow path (40) of the centrifugal compressor (1);
a scroll part (5) forming a scroll flow path (50) of the centrifugal compressor (1),
The flow path width of the diffuser flow path (40) along the axial direction of the centrifugal compressor (1) is Ta,
From the starting end position (P1), which is the connection position of the diffuser flow path (40) with the hub side flow path surface (42) on the inner peripheral surface (51) of the scroll portion (5), to the inner peripheral surface (51) of the scroll portion (5). Define the shortest distance to a virtual arc (VC) that touches the end position (P2), which is the end position opposite to the start end position (P1), as Tb,
Regarding the angular position (θ) around the scroll center (O) in the scroll flow path (50), the confluence position (P) of the winding start (501) and winding end (502) of the scroll flow path (50) is set at 60 degrees. If the angular position (θ) is defined so that the angle gradually increases from the merging position (P) toward the downstream side of the scroll flow path (50),
In the range where the angular position (θ) ranges from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD), the relationship Tb/Ta≧1.0 is satisfied.
仮にTb/Taの値が小さすぎる場合(Tb/Ta<1.0の関係を満たす場合)には、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉し、これによりディフューザ流路(40)内を通過する流体の抵抗が増大し、ディフューザ失速が誘起される虞がある。ディフューザ失速が誘起されると、遠心圧縮機(1)の効率が極端に低下するとともに、ディフューザ失速に起因したサージが誘起され、遠心圧縮機(1)の作動レンジが縮小する虞がある。これを回避するために、Tb/Ta≧1.0の関係を満たすようにすることが好ましい。上記1)の構成によれば、スクロールケーシング(3)は、角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≧1.0の関係を満たすので、上記下流側範囲において、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。 If the value of Tb/Ta is too small (if the relationship Tb/Ta<1.0 is satisfied), the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path will interfere. However, this increases the resistance of the fluid passing through the diffuser flow path (40), and there is a possibility that the diffuser stalls. When the diffuser stall is induced, the efficiency of the centrifugal compressor (1) is extremely reduced, and a surge due to the diffuser stall is induced, which may reduce the operating range of the centrifugal compressor (1). In order to avoid this, it is preferable to satisfy the relationship Tb/Ta≧1.0. According to the above configuration 1), the scroll casing (3) satisfies the relationship Tb/Ta≧1.0 in the range of the angular position (θ) from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD). In the downstream range, interference between the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path can be suppressed. As a result, blockage of the diffuser flow path (40) can be suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
2)幾つかの実施形態では、上記1)に記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記角度位置(θ)が60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、Tb/Ta≧0.5の関係を満たす。
2) In some embodiments, the scroll casing (3) described in 1) above,
In the range where the angular position (θ) ranges from 60 degrees to 180 degrees (upstream range RU), the relationship Tb/Ta≧0.5 is satisfied.
上記2)の構成によれば、角度位置(θ)が60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、Tb/Ta≧0.5の関係を満たす。この場合には、上流側範囲(RU)において、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。 According to configuration 2) above, the relationship Tb/Ta≧0.5 is satisfied in the range where the angular position (θ) ranges from 60 degrees to 180 degrees (upstream range RU). In this case, interference between the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path can be suppressed in the upstream range (RU). As a result, blockage of the diffuser flow path (40) can be suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
3)幾つかの実施形態では、上記1)又は2)に記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≦1.75の関係を満たす。
3) In some embodiments, the scroll casing (3) described in 1) or 2) above,
In the range where the angular position (θ) extends from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD), the relationship Tb/Ta≦1.75 is satisfied.
仮にTb/Taの値が大きすぎる場合(Tb/Ta>1.75の関係を満たす場合)には、ディフューザ出口顎部(54)の厚み(T)が増大することに伴い、ウェーク損失が増大するため、遠心圧縮機(1)の効率低下を招く虞がある。上記3)の構成によれば、角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≦1.75の関係を満たす。この場合には、下流側範囲(RD)において、ウェーク損失による遠心圧縮機(1)の効率低下を抑制できる。 If the value of Tb/Ta is too large (if the relationship Tb/Ta>1.75 is satisfied), the wake loss will increase as the thickness (T) of the diffuser outlet jaw (54) increases. Therefore, there is a possibility that the efficiency of the centrifugal compressor (1) will decrease. According to configuration 3) above, the relationship Tb/Ta≦1.75 is satisfied in the range where the angular position (θ) extends from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD). In this case, in the downstream range (RD), reduction in efficiency of the centrifugal compressor (1) due to wake loss can be suppressed.
4)幾つかの実施形態では、上記1)~3)の何れかに記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記スクロール部(5)の前記内周面(51)における前記終端位置(P2)に接する仮想接線(VT)と、前記遠心圧縮機(1)の径方向(Y)との交差角をαと定義した場合に、
前記角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、α≦50°の関係を満たす。
4) In some embodiments, the scroll casing (3) according to any one of 1) to 3) above,
α is the intersection angle between a virtual tangent (VT) in contact with the terminal position (P2) on the inner circumferential surface (51) of the scroll portion (5) and the radial direction (Y) of the centrifugal compressor (1). If defined,
In a range where the angular position (θ) ranges from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD), the relationship α≦50° is satisfied.
上記4)の構成によれば、スクロールケーシング(3)は、角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、Tb/Ta≧1.0の関係だけでなく、α≦50°の関係を満たすので、Tb/Ta≧1.0の関係のみを満たす場合に比べて、下流側範囲(RD)において、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することをより効果的に抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を効果的に抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を効果的に抑制できる。 According to configuration 4) above, the scroll casing (3) has not only the relationship of Tb/Ta≧1.0 in the range (downstream range RD) of the angular position (θ) from 180 degrees to 360 degrees. , α≦50°, so compared to the case where only the relationship Tb/Ta≧1.0 is satisfied, in the downstream range (RD), the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the inside of the scroll flow path are Interference with the swirling flow (SF) can be more effectively suppressed. Thereby, blockage of the diffuser flow path (40) can be effectively suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be effectively suppressed.
5)幾つかの実施形態では、上記4)に記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記角度位置(θ)が60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、α≦70°の関係を満たす。
5) In some embodiments, the scroll casing (3) described in 4) above,
In the range where the angular position (θ) ranges from 60 degrees to 180 degrees (upstream range RU), the relationship α≦70° is satisfied.
上記5)の構成によれば、角度位置(θ)が60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、α≦70°の関係を満たす。この場合には、上流側範囲(RU)において、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。 According to configuration 5) above, the relationship α≦70° is satisfied in the range where the angular position (θ) ranges from 60 degrees to 180 degrees (upstream range RU). In this case, interference between the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path can be suppressed in the upstream range (RU). As a result, blockage of the diffuser flow path (40) can be suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
6)本開示の少なくとも一実施形態にかかるスクロールケーシング(3)は、
遠心圧縮機(1)のスクロールケーシング(3)であって、
前記遠心圧縮機(1)のディフューザ流路(40)を形成するディフューザ部(4)と、
前記遠心圧縮機(1)のスクロール流路(50)を形成するスクロール部(5)と、を備え、
前記スクロール部(5)の内周面(51)における前記ディフューザ流路(40)のハブ側流路面(42)との接続位置である始端位置(P1)とは反対側の端位置である終端位置(P2)に接する仮想接線(VT)と、前記遠心圧縮機(1)の径方向(Y)との交差角をαと定義し、
前記スクロール流路(50)におけるスクロール中心(O)周りの角度位置(θ)について、前記スクロール流路(50)の巻き始め(501)と巻き終わり(502)の合流位置(P)を60度とし、前記合流位置(P)から前記スクロール流路(50)の下流側に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置(θ)を定義した場合に、
前記角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、α≦50°の関係を満たす。
6) The scroll casing (3) according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
A scroll casing (3) of a centrifugal compressor (1),
a diffuser part (4) forming a diffuser flow path (40) of the centrifugal compressor (1);
a scroll part (5) forming a scroll flow path (50) of the centrifugal compressor (1),
a terminal end that is an end position on the inner circumferential surface (51) of the scroll portion (5) on the opposite side from a starting end position (P1) that is a connection position with the hub-side flow path surface (42) of the diffuser flow path (40); The intersection angle between the virtual tangent (VT) touching the position (P2) and the radial direction (Y) of the centrifugal compressor (1) is defined as α,
Regarding the angular position (θ) around the scroll center (O) in the scroll flow path (50), the confluence position (P) of the winding start (501) and winding end (502) of the scroll flow path (50) is set at 60 degrees. If the angular position (θ) is defined so that the angle gradually increases from the merging position (P) toward the downstream side of the scroll flow path (50),
In a range where the angular position (θ) ranges from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD), the relationship α≦50° is satisfied.
仮に交差角αが大きすぎる場合には、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉し、これによりディフューザ流路(40)内を通過する流体の抵抗が増大し、ディフューザ失速が誘起される虞がある。ディフューザ失速が誘起されると、遠心圧縮機(1)の効率が極端に低下するとともに、ディフューザ失速に起因したサージが誘起され、遠心圧縮機(1)の作動レンジが縮小する虞がある。上記6)の構成によれば、スクロールケーシング(3)は、角度位置(θ)が180度から360度に亘る範囲(下流側範囲RD)において、α≦50°の関係を満たすので、下流側範囲(RD)において、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。 If the crossing angle α is too large, the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path will interfere, and this will cause the flow of fluid passing through the diffuser flow path (40) to There is a risk that resistance will increase and diffuser stall will be induced. When the diffuser stall is induced, the efficiency of the centrifugal compressor (1) is extremely reduced, and a surge due to the diffuser stall is induced, which may reduce the operating range of the centrifugal compressor (1). According to configuration 6) above, the scroll casing (3) satisfies the relationship α≦50° in the range where the angular position (θ) extends from 180 degrees to 360 degrees (downstream range RD), so the scroll casing (3) In the range (RD), interference between the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path can be suppressed. As a result, blockage of the diffuser flow path (40) can be suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
7)幾つかの実施形態では、上記6)に記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記角度位置(θ)が60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、α≦70°の関係を満たす。
7) In some embodiments, the scroll casing (3) described in 6) above,
In the range where the angular position (θ) ranges from 60 degrees to 180 degrees (upstream range RU), the relationship α≦70° is satisfied.
上記7)の構成によれば、角度位置(θ)が60度から180度に亘る範囲(上流側範囲RU)において、α≦70°の関係を満たす。この場合には、上流側範囲(RU)において、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。 According to configuration 7) above, the relationship α≦70° is satisfied in the range where the angular position (θ) ranges from 60 degrees to 180 degrees (upstream range RU). In this case, interference between the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) in the scroll flow path can be suppressed in the upstream range (RU). As a result, blockage of the diffuser flow path (40) can be suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
8)幾つかの実施形態では、上記1)~7)の何れかに記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記角度位置(θ)がθ1の位置における、前記終端位置(P2)と前記ディフューザ流路(40)のシュラウド側流路面(41)の下流端(43)との前記遠心圧縮機(1)の軸方向に沿った長さをT1、
前記角度位置(θ)がθ1よりも大きいθ2の位置における、前記終端位置(P2)と前記シュラウド側流路面(41)の前記下流端(43)との前記軸方向に沿った長さをT2、と定義した場合に、
T1<T2の関係を満たす。
8) In some embodiments, the scroll casing (3) according to any one of 1) to 7) above,
of the centrifugal compressor (1) between the terminal position (P2) and the downstream end (43) of the shroud side flow path surface (41) of the diffuser flow path (40) at the angular position (θ) of θ1; The length along the axial direction is T1,
The length along the axial direction between the terminal position (P2) and the downstream end (43) of the shroud side flow path surface (41) at the position θ2 where the angular position (θ) is larger than θ1 is T2. , when defined as
The relationship T1<T2 is satisfied.
通常、終端位置(P2)とディフューザ流路(40)のシュラウド側流路面(41)の下流端(43)との遠心圧縮機(1)の軸方向に沿った長さ(T)は、遠心圧縮機(1)の周方向に一様に設定されるが、この場合には、角度位置(θ)毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を満たす形状にすると、スクロール流路(50)の巻き終わり(502)側における形状が不適切なものになり、遠心圧縮機(1)の効率低下を招く虞がある。上記8)の構成によれば、スクロールケーシング(3)は、角度位置θ2における上記長さT2が、角度位置θ1における上記長さT1よりも大きいので、角度位置(θ)毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を維持させつつ、角度位置(θ)毎にスクロール流路(50)を適切な形状にすることができる。これにより、遠心圧縮機(1)の効率低下を抑制できる。 Usually, the length (T) along the axial direction of the centrifugal compressor (1) between the terminal position (P2) and the downstream end (43) of the shroud side flow path surface (41) of the diffuser flow path (40) is The scroll flow path ( 50) at the winding end (502) side becomes inappropriate, which may lead to a decrease in efficiency of the centrifugal compressor (1). According to configuration 8) above, since the length T2 at the angular position θ2 is larger than the length T1 at the angular position θ1, the scroll casing (3) has Tb/Ta at each angular position (θ). The scroll flow path (50) can be shaped appropriately for each angular position (θ) while maintaining the above-mentioned relationship for the intersection angle α. Thereby, a decrease in efficiency of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
9)幾つかの実施形態では、上記1)~8)の何れかに記載のスクロールケーシング(3)であって、
前記角度位置(θ)がθ3の位置における、前記遠心圧縮機(1)の軸線(CA)から前記ディフューザ流路(40)のシュラウド側流路面(41)の下流端(43)までの前記遠心圧縮機(1)の径方向(Y)に沿った長さをd1、
前記角度位置(θ)がθ3よりも大きいθ4の位置における、前記軸線(CA)から前記シュラウド側流路面(41)の前記下流端(43)までの前記径方向(Y)に沿った長さをd2、と定義した場合に、
d1>d2の関係を満たす。
9) In some embodiments, the scroll casing (3) according to any one of 1) to 8) above,
The centrifugal flow from the axis (CA) of the centrifugal compressor (1) to the downstream end (43) of the shroud side flow path surface (41) of the diffuser flow path (40) at the angular position (θ) of θ3. The length of the compressor (1) along the radial direction (Y) is d1,
The length along the radial direction (Y) from the axis (CA) to the downstream end (43) of the shroud side flow path surface (41) at a position θ4 where the angular position (θ) is larger than θ3. When defined as d2,
The relationship d1>d2 is satisfied.
通常、遠心圧縮機(1)の軸線(CA)からディフューザ流路(40)のシュラウド側流路面(41)の下流端(43)までの遠心圧縮機(1)の径方向(Y)に沿った長さ(d)は、遠心圧縮機(1)の周方向に一様に設定されるが、この場合には、角度位置(θ)毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を満たす形状にすると、スクロール流路(50)の巻き終わり(502)側における形状が不適切なものになり、遠心圧縮機(1)の効率低下を招く虞がある。上記9)の構成によれば、スクロールケーシング(3)は、角度位置θ4における上記長さd2が、角度位置θ3における上記長さd1よりも大きいので、角度位置(θ)毎にTb/Taや交差角αを上述した関係を維持させつつ、角度位置(θ)毎にスクロール流路(50)を適切な形状にすることができる。これにより、遠心圧縮機(1)の効率低下を抑制できる。 Usually, along the radial direction (Y) of the centrifugal compressor (1) from the axis (CA) of the centrifugal compressor (1) to the downstream end (43) of the shroud side flow path surface (41) of the diffuser flow path (40). The length (d) of the centrifugal compressor (1) is set uniformly in the circumferential direction of the centrifugal compressor (1). If the shape is filled, the shape of the scroll flow path (50) at the winding end (502) side will be inappropriate, which may lead to a decrease in the efficiency of the centrifugal compressor (1). According to configuration 9) above, since the length d2 at the angular position θ4 is larger than the length d1 at the angular position θ3, the scroll casing (3) has Tb/Ta at each angular position (θ). The scroll flow path (50) can be shaped appropriately for each angular position (θ) while maintaining the above-mentioned relationship for the intersection angle α. Thereby, a decrease in efficiency of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
10)本開示の少なくとも一実施形態にかかる遠心圧縮機(1)は、
上記1)~9)の何れかに記載のスクロールケーシング(3)を備える。
10) A centrifugal compressor (1) according to at least one embodiment of the present disclosure,
The scroll casing (3) according to any one of 1) to 9) above is provided.
上記10)の構成によれば、上記スクロールケーシング(3)により、ディフューザ流路の出口流れ(DF)とスクロール流路内の旋回流(SF)とが干渉することを抑制できる。これにより、ディフューザ流路(40)の閉塞を抑制できるため、遠心圧縮機(1)の効率低下や作動レンジの縮小化を抑制できる。 According to configuration 10), the scroll casing (3) can suppress interference between the outlet flow (DF) of the diffuser flow path and the swirling flow (SF) within the scroll flow path. As a result, blockage of the diffuser flow path (40) can be suppressed, so that a decrease in efficiency and a reduction in the operating range of the centrifugal compressor (1) can be suppressed.
1 遠心圧縮機
2 インペラ
21 ハブ
22 外面
23 インペラ翼
24 先端
3,03 スクロールケーシング
31 流体導入口
32 流体排出口
33 インペラ室形成面
34 段差面
4,04 ディフューザ部
40,040 ディフューザ流路
41,041 シュラウド側流路面
42,042 ハブ側流路面
43,043 下流端
5,05 スクロール部
50,050 スクロール流路
51,051 内周面
52 第1円弧部
53 第2円弧部
54,054 ディフューザ出口顎部
55 内壁面
6 シュラウド部
60 インペラ室
61 シュラウド面
7 吸気流路部
70 吸気流路
71 内壁面
10 ターボチャージャ
11 タービン
12 回転シャフト
13 タービンロータ
14 タービンケーシング
141 排ガス導入口
142 排ガス排出口
15 軸受
16 軸受ケーシング
A 断面積
CA 軸線
DF 出口流れ
O スクロール中心
P 合流位置
P1,P01 始端位置
P2,P02 終端位置
P3 接続位置
R0,R1,R2 曲率半径
RD 下流側範囲
RU 上流側範囲
SF 旋回流
Ta ディフューザ流路の流路幅
Tb 最短距離
UD 一方向
VC 仮想円弧
VT 仮想接線
WA 領域
X 軸方向
XF 前側
XR 後側
Y 径方向
1
Claims (9)
前記遠心圧縮機のディフューザ流路を形成するディフューザ部と、
前記遠心圧縮機のスクロール流路を形成するスクロール部と、を備え、
前記遠心圧縮機の軸方向に沿った前記ディフューザ流路の流路幅をTa、
前記スクロール部の内周面における前記ディフューザ流路のハブ側流路面との接続位置である始端位置から、前記内周面における前記始端位置とは反対側の端位置である終端位置に接する仮想円弧までの最短距離をTb、と定義し、
前記スクロール流路におけるスクロール中心周りの角度位置について、前記スクロール流路の巻き始めと巻き終わりの合流位置を60度とし、前記合流位置から前記スクロール流路の下流側に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置を定義した場合に、
前記角度位置が180度から360度に亘る範囲において、Tb/Ta≧1.0の関係を満たし、
前記角度位置がθ3の位置における、前記遠心圧縮機の軸線から前記ディフューザ流路のシュラウド側流路面の下流端までの前記遠心圧縮機の径方向に沿った長さをd1、
前記角度位置がθ3よりも大きいθ4の位置における、前記軸線から前記シュラウド側流路面の前記下流端までの前記径方向に沿った長さをd2、と定義した場合に、
d1>d2の関係を満たす、
スクロールケーシング。 A scroll casing for a centrifugal compressor,
a diffuser section forming a diffuser flow path of the centrifugal compressor;
a scroll portion forming a scroll flow path of the centrifugal compressor;
The flow path width of the diffuser flow path along the axial direction of the centrifugal compressor is Ta,
a virtual circular arc that touches from a starting end position on the inner circumferential surface of the scroll portion, which is a connection position of the diffuser flow path with the hub-side flow path surface, to a terminal end position, which is an end position on the opposite side of the starting end position on the inner circumferential surface; Define the shortest distance to Tb,
Regarding the angular position around the center of the scroll in the scroll flow path, the confluence position of the start and end of winding of the scroll flow path is set at 60 degrees, and the angle gradually increases from the confluence position toward the downstream side of the scroll flow path. If you define the angular position so that
In the range where the angular position ranges from 180 degrees to 360 degrees, the relationship Tb/Ta≧1.0 is satisfied,
The length along the radial direction of the centrifugal compressor from the axis of the centrifugal compressor to the downstream end of the shroud side flow path surface of the diffuser flow path at the angular position θ3 is d1,
When the length along the radial direction from the axis to the downstream end of the shroud side flow path surface at the position θ4 where the angular position is larger than θ3 is defined as d2,
satisfies the relationship d1>d2,
scroll casing.
請求項1に記載のスクロールケーシング。 In the range where the angular position ranges from 60 degrees to 180 degrees, the relationship Tb/Ta≧0.5 is satisfied;
Scroll casing according to claim 1.
請求項1又は2に記載のスクロールケーシング。 In the range where the angular position ranges from 180 degrees to 360 degrees, the relationship Tb/Ta≦1.75 is satisfied;
Scroll casing according to claim 1 or 2.
前記角度位置が180度から360度に亘る範囲において、α≦50°の関係を満たす、
請求項1乃至3の何れか1項に記載のスクロールケーシング。 When the intersection angle between a virtual tangent in contact with the terminal position on the inner circumferential surface of the scroll portion and the radial direction of the centrifugal compressor is defined as α,
In the range where the angular position ranges from 180 degrees to 360 degrees, the relationship α≦50° is satisfied;
Scroll casing according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のスクロールケーシング。 In the range where the angular position ranges from 60 degrees to 180 degrees, the relationship α≦70° is satisfied;
Scroll casing according to claim 4.
前記遠心圧縮機のディフューザ流路を形成するディフューザ部と、
前記遠心圧縮機のスクロール流路を形成するスクロール部と、を備え、
前記スクロール部の内周面における前記ディフューザ流路のハブ側流路面との接続位置である始端位置とは反対側の端位置である終端位置に接する仮想接線と、前記遠心圧縮機の径方向との交差角をαと定義し、
前記スクロール流路におけるスクロール中心周りの角度位置について、前記スクロール流路の巻き始めと巻き終わりの合流位置を60度とし、前記合流位置から前記スクロール流路の下流側に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置を定義した場合に、
前記角度位置が180度から360度に亘る範囲において、α≦50°の関係を満たす、
スクロールケーシング。 A scroll casing for a centrifugal compressor,
a diffuser section forming a diffuser flow path of the centrifugal compressor;
a scroll portion forming a scroll flow path of the centrifugal compressor;
An imaginary tangent on the inner circumferential surface of the scroll portion that touches a terminal end position that is an end position opposite to a starting end position that is a connection position of the diffuser flow path with the hub-side flow path surface, and a radial direction of the centrifugal compressor. Define the intersection angle as α,
Regarding the angular position around the center of the scroll in the scroll flow path, the confluence position of the start and end of winding of the scroll flow path is set at 60 degrees, and the angle gradually increases from the confluence position toward the downstream side of the scroll flow path. If you define the angular position so that
In the range where the angular position ranges from 180 degrees to 360 degrees, the relationship α≦50° is satisfied;
scroll casing.
請求項6に記載のスクロールケーシング。 In the range where the angular position ranges from 60 degrees to 180 degrees, the relationship α≦70° is satisfied;
Scroll casing according to claim 6.
前記遠心圧縮機のディフューザ流路を形成するディフューザ部と、
前記遠心圧縮機のスクロール流路を形成するスクロール部と、を備え、
前記遠心圧縮機の軸方向に沿った前記ディフューザ流路の流路幅をTa、
前記スクロール部の内周面における前記ディフューザ流路のハブ側流路面との接続位置である始端位置から、前記内周面における前記始端位置とは反対側の端位置である終端位置に接する仮想円弧までの最短距離をTb、と定義し、
前記スクロール流路におけるスクロール中心周りの角度位置について、前記スクロール流路の巻き始めと巻き終わりの合流位置を60度とし、前記合流位置から前記スクロール流路の下流側に向かって徐々に角度が大きくなるように角度位置を定義した場合に、
前記角度位置が180度から360度に亘る範囲において、Tb/Ta≧1.0の関係を満たし、
前記角度位置がθ1の位置における、前記終端位置と前記ディフューザ流路のシュラウド側流路面の下流端との前記遠心圧縮機の軸方向に沿った長さをT1、
前記角度位置がθ1よりも大きいθ2の位置における、前記終端位置と前記シュラウド側流路面の前記下流端との前記軸方向に沿った長さをT2、と定義した場合に、
T1<T2の関係を満たす、
スクロールケーシング。 A scroll casing for a centrifugal compressor,
a diffuser section forming a diffuser flow path of the centrifugal compressor;
a scroll portion forming a scroll flow path of the centrifugal compressor;
The flow path width of the diffuser flow path along the axial direction of the centrifugal compressor is Ta,
a virtual circular arc that touches from a starting end position on the inner circumferential surface of the scroll portion, which is a connection position of the diffuser flow path with the hub-side flow path surface, to a terminal end position, which is an end position on the opposite side of the starting end position on the inner circumferential surface; Define the shortest distance to Tb,
Regarding the angular position around the center of the scroll in the scroll flow path, the confluence position of the start and end of winding of the scroll flow path is set at 60 degrees, and the angle gradually increases from the confluence position toward the downstream side of the scroll flow path. If you define the angular position so that
In the range where the angular position ranges from 180 degrees to 360 degrees, the relationship Tb/Ta≧1.0 is satisfied,
The length along the axial direction of the centrifugal compressor between the terminal position and the downstream end of the shroud side flow path surface of the diffuser flow path at the angular position θ1 is T1,
When the length along the axial direction between the terminal position and the downstream end of the shroud side flow path surface at the position θ2 where the angular position is larger than θ1 is defined as T2,
satisfies the relationship T1<T2 ,
scroll casing.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/020032 WO2021234884A1 (en) | 2020-05-21 | 2020-05-21 | Scroll casing and centrifugal compressor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021234884A1 JPWO2021234884A1 (en) | 2021-11-25 |
JP7431323B2 true JP7431323B2 (en) | 2024-02-14 |
Family
ID=78708267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022524781A Active JP7431323B2 (en) | 2020-05-21 | 2020-05-21 | Scroll casing and centrifugal compressor |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11982292B2 (en) |
JP (1) | JP7431323B2 (en) |
CN (1) | CN115698516A (en) |
DE (1) | DE112020006913T5 (en) |
WO (1) | WO2021234884A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012090853A1 (en) | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 三菱重工業株式会社 | Scroll structure of centrifugal compressor |
JP2017089571A (en) | 2015-11-13 | 2017-05-25 | 株式会社Ihi | Centrifugal compressor |
WO2017109949A1 (en) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 三菱重工業株式会社 | Centrifugal compressor and turbocharger |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11339797B2 (en) | 2017-03-28 | 2022-05-24 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Compressor scroll shape and supercharger |
-
2020
- 2020-05-21 CN CN202080100996.7A patent/CN115698516A/en active Pending
- 2020-05-21 WO PCT/JP2020/020032 patent/WO2021234884A1/en active Application Filing
- 2020-05-21 US US17/922,299 patent/US11982292B2/en active Active
- 2020-05-21 DE DE112020006913.3T patent/DE112020006913T5/en active Pending
- 2020-05-21 JP JP2022524781A patent/JP7431323B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012090853A1 (en) | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 三菱重工業株式会社 | Scroll structure of centrifugal compressor |
JP2017089571A (en) | 2015-11-13 | 2017-05-25 | 株式会社Ihi | Centrifugal compressor |
WO2017109949A1 (en) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 三菱重工業株式会社 | Centrifugal compressor and turbocharger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021234884A1 (en) | 2021-11-25 |
US20230175525A1 (en) | 2023-06-08 |
US11982292B2 (en) | 2024-05-14 |
DE112020006913T5 (en) | 2023-01-19 |
CN115698516A (en) | 2023-02-03 |
JPWO2021234884A1 (en) | 2021-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5762641B2 (en) | Mixed flow turbine | |
EP2994647B1 (en) | Centrifugal compressor with inlet duct having swirl generators | |
WO2004097225A1 (en) | Multi-vane centrifugal blower | |
US10443606B2 (en) | Side-channel blower for an internal combustion engine | |
JP2009133267A (en) | Impeller of compressor | |
US11215057B2 (en) | Turbine wheel, turbine, and turbocharger | |
JP2019007425A (en) | Centrifugal compressor and turbocharger | |
EP3421811A1 (en) | Compressor impeller and turbocharger | |
JP4882939B2 (en) | Movable blade axial flow pump | |
JPWO2020012648A1 (en) | Centrifugal compressor and turbocharger | |
JP7431323B2 (en) | Scroll casing and centrifugal compressor | |
CN111911455A (en) | Impeller of centrifugal compressor, centrifugal compressor and turbocharger | |
JP7336026B2 (en) | Turbine and turbocharger with this turbine | |
JP7413514B2 (en) | Scroll casing and centrifugal compressor | |
JP4402503B2 (en) | Wind machine diffusers and diffusers | |
JP7361214B2 (en) | Compressor housing and centrifugal compressor | |
JP7445005B2 (en) | Compressor housing and centrifugal compressor | |
CN112177949A (en) | Multistage centrifugal compressor | |
JP6642258B2 (en) | Supercharger | |
JP7445004B2 (en) | Compressor housing and centrifugal compressor | |
JP7123029B2 (en) | centrifugal compressor | |
JP2019218941A (en) | Centrifugal compressor and turbocharger | |
JP7232352B2 (en) | Compressor and turbocharger comprising the compressor | |
JP7143194B2 (en) | air supply device | |
JP4981857B2 (en) | Diffuser for mixed flow compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221003 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230822 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231017 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240201 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7431323 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |